DD278331A1

DD278331A1 - DEVICE FOR THE BIOLOGICAL CLEANING OF MUNICIPAL AND INDUSTRIAL WATER ACCORDING TO THE HORIZONTAL MIXER REACTOR

Info

Publication number: DD278331A1
Application number: DD88323511A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Goeppel; Hans Gebauer; Helmut Gropp; Ernst-Henning Horn
Original assignee: Meliorationen Ingbuero Veb
Priority date: 1988-12-21
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1990-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von kommunalen und industriellen Abwaessern nach dem Belebtschlammverfahren mit Horizontalmischreaktor, der als geschlossenes System, vorzugsweise als Rohrleitung ausgebildet ist, bei dem das Abwasser, der Belebtschlamm und der Sauerstoff zugegeben und in der nachfolgenden Reaktorstufe, die aus Mischungszone und Abbauzone besteht, behandelt werden. In der Mischungszone werden ueber am Scheitel angeordnete Duesen Freistrahlen erzeugt, die die intensive Durchmischung und somit eine maximale Sauerstoffanreicherung und Reaktionsgeschwindigkeit garantieren. Das zur Erzeugung der Freistrahlen erforderliche Abwasserbelebtschlammgemisch wird am Anfang der Abbauzone aus dem unteren Teil des Reaktors entnommen. Zur Abfuehrung der nicht geloesten Gase wurden Entlueftungsvorrichtungen nach der Mischungszone, im Scheitel der Rohrleitung angeordnet. Je nach gewuenschter Abbauleistung koennen mehrere Reaktorstufen hintereinander angeordnet werden.The invention relates to a device for the biological purification of municipal and industrial effluents according to the activated sludge process with horizontal mixing reactor, which is designed as a closed system, preferably as a pipeline, in which the wastewater, the activated sludge and the oxygen added and in the subsequent reactor stage, the mixing zone and mining zone is treated. In the mixing zone, free jets are created via nozzles arranged at the apex, which guarantee intensive mixing and thus maximum oxygen enrichment and reaction rate. The wastewater activated sludge mixture required to produce the free jets is removed from the lower part of the reactor at the beginning of the mining zone. To remove the non-dissolved gases, venting devices were placed after the mixing zone, at the top of the pipeline. Depending on the desired degradation capacity, several reactor stages can be arranged one behind the other.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von kommunalen und industriellen Abwässern nach dem Belebtschlammverfahren, bei dem Abwasser mit Belebtschlamm gemischt und Sauerstoff in dieser Mischung gelöst wird.The invention relates to a device for the biological purification of municipal and industrial wastewater by the activated sludge process in which wastewater is mixed with activated sludge and oxygen is dissolved in this mixture.

Characteristic of the known technical solutions

Die bekanntesten Verfahren zur Begasung von Flüssigkeiten sind die Oberflächenbegasung, die Druckbegasung und die Begasung in Tiefschachtreaktoren. Bekannte Lösungen der Oberflächenbegasung sind zum Beispiel die Belüftungskreisel. Bei der Druckbegasung wird das Gas in einer bestimmten Tiefe in die Flüssigkeit eingedrückt und steigt in der Regel mit der Zirkulationsströmung der Flüssigkeit nach oben. Folgende Nachteile treten bei beiden Begasungsverfahren auf:The most well-known methods for the fumigation of liquids are the surface fumigation, the pressure fumigation and the gassing in deep-shaft reactors. Known solutions of surface gassing are, for example, the aeration gyros. In the pressure fumigation, the gas is pressed into the liquid at a certain depth and usually rises with the circulation flow of the liquid upwards. The following disadvantages occur in both fumigation methods:

- kurze Aufenthaltszeit der Gasbläschen in der Flüssigkeit (5 bis 1Os), daduich unvollkommene Lösung und damit geringe Ausnutzung des eingetragenen Sauerstoffes (z.B. bei den o.g. herkömmlichen Belebtschlammverfahren etv/a 5 bis 10%),short residence time of the gas bubbles in the liquid (5 to 10 s), that is to say imperfect solution and thus low utilization of the introduced oxygen (for example in the case of the conventional activated sludge processes etv / a 5 to 10%),

- hoher Energieeinsatz (z.B. bei o.g. Belebtschlammverfahren für 1kg eingetragenen Sauerstoff 0,4 bis 2kWh),high energy input (for example in the case of the above-mentioned activated sludge process for 1 kg of oxygen entered 0.4 to 2 kWh),

- großer FLächenbedarf,- large space requirement,

- aufgrund der geringen Tiefe und der offenen Bauausführung gelangt das Gas durch Diffussion in die Schlammflocke,- Due to the small depth and the open construction, the gas enters the mud flake by diffusion,

- starke Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der schwankenden Außentemperatur, dadurch hoher Isolierungsaufwand zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Abbaues.- Strong dependence of the reaction rate of the fluctuating outside temperature, thus high isolation effort to ensure a uniform degradation.

Mit dem Tiefschachtverfahren konnte ein Teil der vorgenannten Probleme gelöst werden, jedoch verbleiben auch hier einige Nachteile:With the deep shaft method, a part of the aforementioned problems could be solved, but here are some disadvantages:

- das unbegaste, reaktionsinaktive Flüssigkeitsvolumen über dem Gaseintritt,the unbegaste, reaction-inactive liquid volume above the gas inlet,

- die verzögerte Gasverteilung durch mangelnde Turbulenzen am Gaseintritt,the delayed gas distribution due to lack of turbulence at the gas inlet,

- mittlere Aufenthaltszeit der Ga ibläschen in der Flüssigkeit (100 bis 150s),average residence time of the gaseous bubbles in the liquid (100 to 150 s),

- häufig instabiles Betriebsverhalten, insbesondere bei dar Naturumlaufversion,frequently unstable operating behavior, in particular in the natural circulation version,

- bestimmte geologische Voraussetzungen am Standort,- certain geological conditions at the site,

- Einsat? von spezieller Bohrtechnik beim Bau.- insert? of special drilling technology during construction.

Entsprec hend der PS DE 2239158 ist eine Vorrichtung bekannt geworden, bei dem in einem länglich horizontalen, geschlossenen Belüftungsbecken das Abwasser und der Belebtschlamm begast werden. Die Form des Belebungsbeckens, vorrangig als Rohrleitung ausgebildet, sowie die Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers sind dabei so gewählt, daß das Abwasser das Belüftungsbecken praktisch in Pfropfenströmung (Kolbenströmung) durchfließt. Das vor dem Belebungsbecken mit dem Belebtschlamm zusammengeführte Abwasser wird im Belebungsbecken über Strahldüsen mit Luft bzw. reinem Sauerstoff angereichert. Dabei stellt sich in dem geschlossenen Belebungsbecken ein Zweischichtensystem ein, Abwasser mit einem darüberlieoenden LuftpolsterACCORDING to the PS DE 2239158 a device has become known in which the sewage and the activated sludge are gassed in an elongated horizontal, closed aeration basin. The shape of the aeration tank, designed primarily as a pipeline, and the flow rate of the waste water are chosen so that the wastewater flows through the aeration basin practically in plug flow (piston flow). The combined with the activated sludge in front of the aeration tank wastewater is enriched in the aeration tank via jet nozzles with air or pure oxygen. This creates a two-layer system in the closed aeration tank, wastewater with an overlying air cushion

Entscheidende Nachteile der Vorrichtung sind: Decisive disadvantages of the device are:

- die eingetragenen Gasbläschen weisen nur eine geringe Aufenthaltszeit (5 bis 10s) in der Flüssigkeit und damit - wie bei den Ijerkömmlichen Begasungsverfahren -nur eine geringe Ausnutzbarkeit des G^cöos (5 bis 10% des eingetragenen Sauerstoffes) auf,- The registered gas bubbles have only a small residence time (5 to 10s) in the liquid and thus - as in the Ijerkömmliche Begasungsverfahren - only a low exploitation of G ^c öos (5 to 10% of the registered oxygen),

- die verzögerte Gasverteilung durch mangelnde Turbulenzen,the delayed gas distribution due to a lack of turbulence,

- erhöhter technischer Aufwand durch Gaseintragung entlang des gesamten Reaktors,increased technical complexity due to gas introduction along the entire reactor,

- hoher Energieeinsatz, vergleichbar mit herkömmlichen Begasungsverfahren (0,4 bis 2kWh/'<g O₂),- High energy input, comparable to conventional fumigation (0.4 to 2kWh / '<g O ₂ ),

- geringe Kontaktmögiichkeiten der Reaktionspartner untereinander durch ungenügende Turbulenzen, d.h., geringe Reaktionsgeschwindigkeit,low contact possibilities of the reactants with one another due to insufficient turbulence, that is, low reaction rate,

- großer Bauaufwand durch mehrere hintereinander angeordnete Belüftungsbecken.- Large construction costs through several consecutively arranged aeration tanks.

Object of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der eine hohe Kentaktzeit Sauerstoff-Abwasser und eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit erreicht werden und die Art der Belüftung sowohl baulich als auch betriebswirtschaftlich einfacher oder effektiver gestaltet werden kann.The invention has for its object to develop a device with a high Kentaktzeit oxygen wastewater and a high reaction rate can be achieved and the type of ventilation both structurally and economically can be made simpler or more effective.

Explanation of the essence of the invention

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß am Anfang des Belüftungsbeckens, im folgenden Horizontalmischreaktor (HMR) genannt, der als geschlossenes System, vorzugsweise als Rohrleitung ausgebildet ist, das Abwasser, der Belebtschlamm und der Sauerstoff zugegeben und in der nachfolgenden Reaktorstufe (RS), die aus Mischungszone (MZ) und Abbauzone (AZ) besteht, behandelt werden. In der Mischungszone werden über am Scheitel der Rohrleitung angeordnete Düsen Freistrahlen erzeugt, die iJie intensive Durchmischung des Abwassers, des Belebtschlammes und der Gasbläschen garantiert, d. h., es muß eine Strömungsform vorliegen, die eine ständige Mischung der Flüssigkeit und der Gasbläschen ermöglicht, und zwar nicht nur im unmittelbaren Gebiet der Freistrahlen. Dazu sind die Parameter der Strömung so zu gewährleisten, daß sich Blasenströmung einstellt. Dies wird dadurch erreicht, daß das Abwasser und der Belebtschlamm durch eine Pumpe aus dem unteren Teil des Reaktors am Anfang der Abbauzone nach Ausbildung eines Zweischichtensystems Gas und Abwasser entnommen, mehrmals umgewälzt und dadurch eine höhere Geschwindigkeit erreicht wird. Dabti ist die durch die Pumpe umgewälzte Menge V so zu bestimmen, daß keine Schichtenströmung auftritt, d. h., die Mischung ist m-mal umzuwälzen. Es kann entsprechend den technischen Möglichkeiten beliebig oft umgewälzt werden, die Anzahl der Umwälzungen sollte jedoch vorrangig zwischen m = 3 bi.s 10 liegen. Es ist vorteilhaft, die Gesamtmenge auf mehrere Einspritzstellen zu verteilen. Hierfür werden η Eintragsstellen gewählt, womit eine η-mal m-malige Durohmischung erreicht wird. Die Anzahl der Durchmischungen hat so zu erfolgen, daß eine optimale Anreicherung des Abwassers mit Sauerstoff gewährleistet wird.According to the invention the object is achieved in that at the beginning of the aeration tank, hereinafter referred to as horizontal mixing reactor (HMR), which is designed as a closed system, preferably as a pipeline, the wastewater, the activated sludge and the oxygen added and in the subsequent reactor stage (RS), which consists of mixing zone (MZ) and mining zone (AZ). In the mixing zone, free jets are produced by means of nozzles arranged at the apex of the pipeline, which guarantees an intensive mixing of the waste water, the activated sludge and the gas bubbles, ie. h., there must be a flow form that allows for a constant mixing of the liquid and the gas bubbles, not only in the immediate area of the free jets. For this purpose, the parameters of the flow must be ensured so that bubble flow sets. This is achieved in that the waste water and the activated sludge is removed by a pump from the lower part of the reactor at the beginning of the excavation zone after formation of a two-layer system gas and sewage, circulated several times, thereby achieving a higher speed. Dabti is the amount circulated by the pump to determine V so that no stratum flow occurs, d. h., the mixture is to be circulated m times. It can be circulated as often as desired according to the technical possibilities, but the number of revolutions should primarily be between m = 3 to 10. It is advantageous to distribute the total amount to several injection points. For this purpose, η entry points are selected, thus achieving a η times m times duration mixture. The number of intermixings must be such that optimum enrichment of the waste water with oxygen is ensured.

Die Verweilzeit zur Lösung des Sauerstoffes im Abwasse¹', die sich aus Verweilzeit in der Mischungszone des Reaktors und der Umwälzleitung zusammensetzt, liegt je nach Anzahl der Umwälzungen und der Längo des Umwälzsystems sowie der Dimensionierung der Rohrleitung zwischen 200 bis 700 Sekunden. Gegenüber herkömmlichen Verfahren ergibt sich eine Erhöhung der Verweilzeit um das 40- bis 70- und im Vergleich zum Tiefschacht um das 2- bis 5fache Durch die sehr hohe Sauerstoffausnutzung kann die zuzuführende Sauerstoffmenge verhältnismäßig klein gehalten werden.The residence time to dissolve the oxygen in the waste water ¹ ', which is composed of residence time in the mixing zone of the reactor and the recirculation, is depending on the number of revolutions and the Längo the circulation system and the dimensioning of the pipeline between 200 to 700 seconds. Compared to conventional methods, there is an increase in the residence time by 40 to 70 and in comparison to the deep well by 2 to 5 times. Due to the very high oxygen utilization, the amount of oxygen to be supplied can be kept relatively small.

Die Einströmgeschwindigkeit v_D des Freistrahles ist so zu wählen, daß ti:« Freistrahlwirkung mit dem dazugehörigen Impulsaustausch in der Mittelebene des Reaktors noch Geschwindigkeiten v_Bl gestattet, wobei v_BL die Aufstiegsgeschwindigkei! der Blasen ist. Daraus ergibt sich die AussageThe inflow velocity v _{D of} the free jet should be chosen such that the free jet effect with the associated momentum exchange in the midplane of the reactor still allows velocities v _B l, where v _{BL is} the rate of ascent! the bubbles is. This gives the statement

D_n d_D V2D _n d _D V2

wobei D_R der Reaktordurchmesser und dp der Düsendurchmesser ist.where D _{R is} the reactor diameter and dp is the nozzle diameter.

Die durch den Freistrahl in der Mischungszone und durch das Umpumpen in den Umwälzleitungen erzeugten Turbulenzen gewährleisten eine innige und vollständige Durchmischung von Abwasser, Belebtschlamm und Sauerstoff, so daß in diesem Bereich eine maximale Reaktionsgeschwindigkeit entsteht. Um den nicht gelösten Gasanteil im Abwasser am Ansaugstutzen dor Pumpe so gering wie möglich zu halten, ist die Entnahmestelle möglichst in der unteren Hälfte des Reaktors anzuordnen. Die Entnahme erfolgt am Anfang der Abbauzone, was garantiert, daß sich der größte Teil der Gasbläschen am Ende der Mischungszone, in der die Turbulenzwirkungen immer mehr nachlassen, am Scheitelpunkt sammeln und zur Ausbildung eines Zweischichtensystems führen.The turbulences generated by the free jet in the mixing zone and by the pumping in the circulation lines ensure intimate and complete mixing of wastewater, activated sludge and oxygen, so that a maximum reaction rate arises in this area. In order to keep the undissolved gas content in the wastewater at the intake port dor pump as low as possible, the sampling point is to be arranged as possible in the lower half of the reactor. The extraction takes place at the beginning of the mining zone, which guarantees that the majority of the gas bubbles at the end of the mixing zone, in which the turbulence effects decrease more and more, collect at the apex and lead to the formation of a two-layer system.

Am Scheitelpunkt des Reaktors ist am Anfang der Abbauzone nach Ausbildung des Zweischichtensystems und vor dem Ansaugstutzen der Pumpe ein Entlüftungsdom vorzusehen, in dem sich die nichtgelösten Gase sammeln und über ein Entlüftungsventil abgeführt werden. Die Entlüftungseinrichtungen sind dabei so auszulegen, daß sie die gesamte anfallende überschüssige Gasmenge abführen, um das Nutzvolumen des Reaktors nicht unnötig einzuschränken. Zur Vermeidung von Geruchsbelästigungen können die abzuführenden Gase einer Reinigungsanlage zugeführt werden, was besonders bei hochbelasteten Abwässern vorteilhaft ist. Die Anordnung der Düsen zur Erzeugung der Freistrahlen ist vorzugsweise senkrecht oder tangential in Abwasserfließrichtung im Scheitelpunkt des Reaktors vorzusehen. Die Anordnung der Düsen kann jedoch auch gleichmäßig verteilt über den Umfang der Rohrleitung oder spiralförmig vorgenommen werden. Anstelle der Düsen können auch Ejektoren angeordnet werden, die neben der Turbulenzerzeugung gleichzeitig Sauerstoff einspeisen. Kompressoren oder Gebläse können damit entfallen.At the apex of the reactor is at the beginning of the mining zone after formation of the two-layer system and before the intake of the pump provide a vent dome in which collect the non-dissolved gases and discharged through a vent valve. The venting devices are to be designed so that they dissipate the entire accumulating excess amount of gas in order not to unnecessarily limit the useful volume of the reactor. To avoid odor nuisance gases can be supplied to a cleaning system, which is particularly advantageous for highly polluted wastewater. The arrangement of the nozzles for the generation of the free jets is preferably provided perpendicular or tangential in waste water flow direction at the apex of the reactor. However, the arrangement of the nozzles can also be made evenly distributed over the circumference of the pipeline or spirally. Instead of the nozzles and ejectors can be arranged, which feed oxygen in addition to the turbulence generation. Compressors or fans can be dispensed with.

Verwendung finden können sowohl der Luftsauerstoff als auch reiner Sauerstoff, wobei der Verwendung von reinem Sauerstoff durch die hohe Sauerstoffausnutzung besondere Bedeutung zukommt. In Abhängigkeit von der Schmutzfracht des Abwassers können mehrere Reaktorstufen hintereinander angeordnet werden, bis der gewünschte Reinigungseffekt erzielt wird. Jeder Stufe ist am Anfang im untren Teil Sauerstoff neu zuzuführen, falls nicht Ejektoren zum Einsatz kommen. Der Sauerstoff kann jedoch auch hinter der Pumpe in die Umwälzleitung oder im Bereich der Düse eingespeist werden.Both atmospheric oxygen and pure oxygen can be used, whereby the use of pure oxygen is of particular importance due to the high utilization of oxygen. Depending on the pollution load of the wastewater several reactor stages can be arranged one behind the other until the desired cleaning effect is achieved. At the beginning of each stage, oxygen must be reintroduced in the lower part, unless ejectors are used. However, the oxygen can also be fed into the recirculation line or in the area of the nozzle behind the pump.

Bei niedrigen Fließgeschwindigkeiten des Abwassergemisches in der Abbau- und Streßzone ist durch die Anordnung geeigneter Vorrichtungen die Absetzung des Schlammes zu verhindern. Eine Möglichkeit ist das Eindrücken von Abwasser oder eines Abwasser- Sauerstoffgemisches im unteren Teil des Reaktors über Düsen oder über eine gelochte, dünne Rohrleitung, die auf den Reaktorboden verlegt wird. Die Rohrleitung im Bereich der Abbauzone kann jedoch auch so im Durchmesser verringert werden, daß eine Fließgeschwindigkeit > 12cm/s erreicht wird und somit eine Absetzung des Belebtschlammes verhindert wird.At low flow velocities of the waste water mixture in the mining and stress zone, the arrangement of suitable devices to prevent the deposition of the sludge. One possibility is to push in waste water or a wastewater / oxygen mixture in the lower part of the reactor via nozzles or via a perforated, thin pipeline which is laid on the reactor bottom. However, the pipeline in the region of the mining zone can also be reduced in diameter so that a flow rate> 12cm / s is achieved and thus a deposition of the activated sludge is prevented.

Am Anfang des Reaktors kann zur Erhöhung der Abbaueffektivität eine Streßzone angeordnet werden, in der die Bakterien einem Sauerstoffmangel ausgesetzt werden.At the beginning of the reactor can be arranged to increase the degradation efficiency of a stress zone in which the bacteria are exposed to an oxygen deficiency.

Da es sich bei dem Horizontalmischreaktor um ein geschlossenes System, vorzugsweise eine Rohrleitung, handelt, kann die Anlage unter erhöhtem Druck gefahren werden, was eine hohe Lösung des Sauerstoffes im Abwasser zur Folge hat. Es können z. B. bei einem Druck von 1 bar und 20⁰C etwa 9 mg O₂/l Wasser und bei einem Druck von 5 bar etwa 40 mg O₂/l Wasser gelöst werden. Durch den höheren Anteil an gelöstem Sauerstoff im Abwasser ergibt sich auch eine Verlängerung der Abbauzone, d. h., es werden für den gewünschten Abbau der Schmutzfracht weniger Reaktorstufen benötigt, was im Endeffekt zur Verringerung des Reaktorvolumens führt.Since the horizontal mixing reactor is a closed system, preferably a pipeline, the system can be operated under increased pressure, which results in a high solution of the oxygen in the wastewater. It can z. B. at a pressure of 1 bar and 20 ⁰ C about 9 mg O ₂ / l of water and at a pressure of 5 bar about 40 mg O ₂ / l water are dissolved. Due to the higher proportion of dissolved oxygen in the wastewater, there is also an extension of the degradation zone, ie fewer reactor stages are required for the desired reduction of the contaminant load, which ultimately leads to a reduction in the reactor volume.

Besonders vorteilhaft wirkt sich bei Verwendung einer Rohrleitung für den Reaktor die konstante Strömungsrichtung aus. Die Gefahr von Absetzerscheinungen ist damit gegenüber herkömmlichen Belebungsbecken, in denen sich Totzonen ausbilden können, kaum gegeben. Als Baumaterial für das Reaktorrohr kommen vorzugsweise Beton, Kunststoff, Stahl bzw. speziell ausgekleidete Stahlrohre in Frage. Ein weiterer Vorteil von Rohren für den Reaktor liegt in Verwendung von genormten Teilen, was eine unproblematische Bauausführung, Typisierung und Vorfertigung gewährleistet. Die Ausbildung des Reaktors als geschlossenes System ermöglicht einen Erdeinbau und damit verbunden eine Teilnutzung der darüberliegenden Flächen, z. B. als Lager oder Grünfläche. Gleichzeitig wird mit dem Erdeinbau eine Wärmeisolierung erreicht, durch die extreme Temperaturschwankungen vermieden werden. Zusätzlicher Aufwand für Wärmeisolierung kann somit entfallen. Das Reaktorrohr ist an keine speziellen Gestaltungsformen gebunden und kann neben anderen Formen gerade, abgewinkelt. U-förmig oder spiralförmig angpnrdnet werden. Durch Zu- oder Abschalten einzelner Reaktorteile ist eine Anpassung an Qualitätsschwankungen des Abwassers möglich. Eine später erforderlich werdende Erweiterung des Reaktors durch Erhöhung der Abwassermei ige oder der Schmutzfracht ist unproblematisch durch den Anbau von zusätzlichen Reaktorstuferi möglich. Beim Einsatz von verschiedenen Bakterionstämmen zu.· Behandlung des Abwassers müssen getrennte Reaktoren mit eigener Schlammabscheidung und -rückführung vorgesehen werden.When using a pipeline for the reactor, the constant flow direction has a particularly advantageous effect. The risk of Absetzerscheinungen is thus compared to conventional activated sludge tanks, in which dead zones can form, hardly given. As building material for the reactor tube are preferably concrete, plastic, steel or specially lined steel pipes in question. Another advantage of tubes for the reactor is the use of standardized parts, which ensures unproblematic construction, typing and prefabrication. The formation of the reactor as a closed system allows a soil installation and associated partial use of the overlying surfaces, eg. B. as a warehouse or green space. At the same time a thermal insulation is achieved with the ground installation, are avoided by the extreme temperature fluctuations. Additional effort for heat insulation can thus be omitted. The reactor tube is not bound to any special designs and can be straight, angled, among other shapes. U-shaped or spirally angpnrdnet be. By connecting or disconnecting individual reactor parts, an adaptation to quality fluctuations of the wastewater is possible. A later required expansion of the reactor by increasing the Abwassermei ige or dirt load is easily possible by the cultivation of additional Reaktorstuferi. When using different bacterial strains for treatment of the waste water, separate reactors with their own sludge separation and recirculation have to be provided.

Um den Reaktor so klein wie möglich zu gestalten, kann auch das Schlarninwiederbelüftungsverfahren angewendet werden. Es nutzt den Umstand aus, daß der Belebtschlamm in relativ kurzer Zeit die Schmutzstoffe aus den Abwasser aufnimmt, der Abbau jedoch bedeutend länger dauert. Praktisch erfolgt im ersten Teil des Horizontalmischreaktors die Belüftung des aus dem Nachklärbecken zugeführten Belebtschlammes und in dem sich daran anschließenden Teil des Horizontalmischreaktors die Abwasserzuführung nach der bereits zuvor beschriebenen Art und Weise. Hierdurch kann das Volumen des Reaktors um etwa 30% verringert werden.To make the reactor as small as possible, the Schlarnin recooling process can also be used. It exploits the fact that the activated sludge absorbs the contaminants from the wastewater in a relatively short time, but the degradation takes much longer. In practice, in the first part of the horizontal mixing reactor, the aeration of the activated sludge fed from the secondary clarifier and in the adjoining part of the horizontal mixing reactor the sewage supply according to the previously described manner. As a result, the volume of the reactor can be reduced by about 30%.

Ausführungsbeispielembodiment

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen ausführlich erläutert.In the following an embodiment of the invention will be explained in detail with reference to schematic drawings.

Fig. 1: Schematischer Aufbau einer ReaktorstufeFig. 1: Schematic structure of a reactor stage

Fig. 2: Schematisches Fließbild zum Horizontalmischreaktor (HMR)2: Schematic flow diagram for the horizontal mixing reactor (HMR)

Die Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Reaktorstufe. Die Reaktorstufe (RS), von denen mehrere im Horizontalmischreaktor (HMR) angeordnet sein können, besteht aus Mischungszone (MZ) und Abbauzone (AZ).Fig. 1 shows the schematic structure of a reactor stage. The reactor stage (RS), several of which can be arranged in the horizontal mixing reactor (HMR), consists of mixing zone (MZ) and degradation zone (AZ).

Das Abwasser, der Belebtschlamm und der Sauerstoff werden am Anfang dem Horizontalmischreaktor (HMR), der aus einer geschlossenen Rohrleitung besteht, zugeführt.The waste water, the activated sludge and the oxygen are initially fed to the horizontal mixing reactor (HMR), which consists of a closed pipeline.

Durch am Scheitel des Reaktors schräg in Abwasserfließrichtung angeordnete Düsen (D) werden Freistrahlen erzeugt, die eine intensive Durchmischur " des Abwassers, des Belebtschlammes und des Sauerstoffes garantieren. Die hier erzeugte Blasenstr >mung sichert die ständige Mischung der Gasbläschen mit dem Abwassergemisch und wird deshalb als Mischungszone (MZ) bezeichnet. Durch die ständig erzeugten Turbulenzen wird ein Aufsteigen der Gasbläschen und damit die Ausbildung eines Zweischichtensystems verhindert. In der Mischungszone erfolgt schon ein Teilabbau der Schmutzfraoht.By means of nozzles (D) arranged obliquely in the direction of flow of waste water at the apex of the reactor, free jets are produced which guarantee intensive mixing of the waste water, the activated sludge and the oxygen The bubble flow generated here ensures the continuous mixing of the gas bubbles with the waste water mixture and therefore becomes Due to the constantly generated turbulences, the gas bubbles are prevented from rising and thus the formation of a two-layer system is prevented.

Am Anfang der Abbauzone (AZ) kommt es durch das Nachlassen der Turbulenzwirkung zum Ausperlen der nicht gelösten Gase und damit zur Ausbildung eines Zweischichtensystems. Um das Nutzvolumen des Reaktors nicht unnötig einzuschränken, soll möglichst der größte Teil der anfallenden nicht gelösten Gase über den Entlüftungsdom (E) und ein dazu gehöriges Entlüftungsventil abgeführt werden.At the beginning of the excavation zone (AZ) occurs by the relaxation of the turbulence effect to the bubbling of the undissolved gases and thus to form a two-layer system. In order not to unnecessarily limit the useful volume of the reactor, as far as possible, most of the resulting undissolved gases should be removed via the venting dome (E) and an associated venting valve.

Hinter dem Entlüftungsdom (E) wird aus dem unteren Teil des Reaktors am Ansaugstutzen (AS) mittels einer Pumpe (P) das Abwasser-Schlammgemisch angesaugt und über die Umwälzleitung (U) und die Düsen (D) zur Erzeugung der Turbulenzen in die Mischungszone (MZ) eingedrückt und somit ein Kreislauf aufgebaut, in dem eine mehrmalige Umwälzung erfolgt. Die Abbauzone (AZ) erstreckt sich dann bis zu einem Bereich, in dem die Sauerstoffkonzentration bis auf 0,5 bis 1,0 mg O₂/l Abwasser atfgebaut ist.Behind the ventilation dome (E), the sewage sludge mixture is sucked from the lower part of the reactor at the intake manifold (AS) by means of a pump (P) and via the circulation line (U) and the nozzles (D) to generate turbulence in the mixing zone (FIG. MZ) and thus created a circuit in which a repeated circulation takes place. The degradation zone (AZ) then extends to a region where the oxygen concentration is build up to 0.5 to 1.0 mg O ₂ / l wastewater.

Die Fig. 2 zeigt das schematische Fließbild unter Einbeziehung des Horizontalmischreaktors.FIG. 2 shows the schematic flow diagram including the horizontal mixing reactor.

Das im Vorklärbecken (VB) teilweise geklärte Abwasser und der Belebtschlamm werden am Anfang des Horizontalmischreaktors, der aus einer geschlossenen Rohrleitung besteht, zugeführt. In der hier angeordneten Streß.'one (SZ) werden die Bakterien einem Sauerstoffmangel ausgesetzt. Im Anschluß an die Sireßzone (SZ) wird dem Reaktor Sauerstoff zugeführt.The clarified in the primary clarifier (VB) wastewater and the activated sludge are at the beginning of the horizontal mixing reactor, which consists of a closed pipe, fed. In the stress zone (SZ) arranged here, the bacteria are exposed to an oxygen deficiency. Following the Sireßzone (SZ) oxygen is supplied to the reactor.

In der Reaktorstufe 1 (RS₁) erfolgt dann die Sauerstoffanreicherung und ein Teilabbau der Schmutzfracht, wie zu Fig. 1 beschrieben, weitere Reaktorstufen (RSj bis RS_n) werden bis zum gewünschten Abbau der Schmutzfracht angeordnet, wobei jeder Reaktorstufe (RS) am Anfang Sauerstoff neu zugeführt werden muß. Der Sauerstoff wird hierbei durch ein Gebläse (G) in Form von Luft zugeführt.In the reactor stage 1 (RS ₁ ) then the oxygen enrichment and a partial degradation of the contaminant load, as described for Fig. 1, further reactor stages (RSj to RS _n ) are arranged to the desired reduction of pollution load, each reactor stage (RS) at the beginning Oxygen must be re-supplied. The oxygen is in this case supplied by a blower (G) in the form of air.

Die Abtrennung des Belebtschlammes vom gereinigten Abwasser geschieht in einem Schlammabsetzbecken (SAB). In Abhängigkeit von der Fahrwpise des Reaktors wird ein Teil des Belebtschlammes erneut der Reaktorstufe 1 (RSi) zur Animpfung des Abwassers wieder zugeführt.The separation of the activated sludge from the treated wastewater takes place in a sludge settling tank (SAB). Depending on the Fahrwpise of the reactor, a part of the activated sludge is fed back to the reactor stage 1 (RSi) to inoculate the wastewater again.

Claims

1. A device for the biological purification of municipal and industrial wastewater by the activated sludge process by the entire system consists of one or more primary sedimentation tanks, mixing and aeration tank and sludge settling tank, said in the mixing and aeration tank, also called horizontal mixing reactor, as a closed system, is preferably designed as a pipeline, the reaction partners are mixed organic impurities of the wastewater, aerobic bacteria and oxygen, characterized in that the wastewater, the activated sludge and the oxygen at the beginning of the horizontal mixing reactor (HMR), the one or more reactor stages (RS), which in turn consist of mixing (MZ) and degradation (AZ), the wastewater activated sludge mixture from the lower part of the excavation zone (AZ) removed by means of pumps and in the region of the mixing zone (MZ) via nozzles (D) a free jet is generated, the optimal mixing of the media, that is a maxima l guarantees possible dissolved oxygen concentration in the wastewater, which in the mining zone (AZ) drops to a minimum value acceptable for the activated sludge.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that at the beginning of the excavation zone (AZ) in front of the intake manifold (AS) for the turbulence generation a venting dome (E) is arranged, in which the undissolved gases are collected and removed via a venting device.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that a multiple circulation of the sewage sludge mixture in the mixing zone (MZ) is carried out to ensure herein bubble flow.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that a plurality of entry points in the form of nozzles (D) in the region of the mixing zone (MZ) preferably perpendicular or tangential in waste water flow direction at the apex of the horizontal mixing reactor (HMR), but also distributed over the pipe or spiral to Turbulence generation can be arranged.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the inflow velocity at the nozzle (D) is selected so that the free jet effect with the associated momentum exchange in the center plane of the mixing zone (MZ) of the horizontal mixing reactor (HMR) still allows speeds greater than the bubble ascent rate is.

6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that one or more reaction stages (RS) are requested in succession, depending on the contaminant load of the waste water, until the desired cleaning effect is achieved, each reaction stage (RS) are fed back to the beginning of oxygen got to.

7. Apparatus according to claim 1 and 3 to 6, characterized in that instead of the nozzle (D) and ejectors can be used.